基于改进粒子群算法和元胞自动机的城市扩张模拟——以南京为例

为合理利用多智能体算法解决城市扩张动态模拟问题,基于地理学理论和社会学规律对粒子群算法进行有针对性的改进,提出分段式粒子群算法(SPSO),并结合元胞自动机模拟复杂时空过程的能力,构建出适用于城市扩张模拟的地理元胞自动机SPSO-CA。在SPSO-CA中我们利用多时像的土地利用数据、交通路网数据和地形数据,挖掘出1995~2000年南京城市扩张的土地转换规则。再由此规则实现1995~2008年的南京市城市扩张过程的动态模拟。最后对比SPSO-CA、PSOCA及NULL模型结果得:SPSO-CA总精度86.3%,Kappa系数为0.792,Moran’s I为0.078,PSO-CA总精度83.6%,Kappa系数为0.755,Moran’s I为0.054,NULL模型总精度81.9%,Kappa系数为0.741,真实的Moran’s I为0.072。这表明无论是总精度还是空间一致性,SPSO-CA都优于PSO-CA和NULL模型,即用SPSO-CA模拟城市扩张是可行的。     

Toward an Alignment of Stormwater Flow and Urban Space

Urban stormwater practices are individually diverse, but they are components of an overall urban watershed system. This study proposes a conceptual model of that system, including its component spatial areas, their arrangement along the flow route, and their associations with urban land uses and values. The model defines three spatial areas along the flow route which have evolved over time into their present forms: (1) the source area, which is arranged and furnished primarily or entirely for human use, accommodation, and comfort; (2) the perimeter area, where specialized stormwater facilities carry away source‐area runoff or buffer downstream areas from its impacts; and (3) the downstream area, which receives the discharges from the perimeter or directly from the source area. Each area presents a specific combination of stormwater features and human interactions, and excludes others. Considering stormwater flows and functions in the context of physical urban spaces brings into view the spaces’ urban structures and interacting agendas. This model allows practitioners to navigate conceptually through the system, and to focus appropriate objectives and structures on each project site.     

长江经济带城市对外服务能力时空演变分析

基于城市流强度模型测算2000年以来长江经济带126个地级以上城市在全国范围内的对外服务能力,进而采用改良锡尔系数、马尔可夫链和ESDA方法对城市对外服务能力的时空演变特征进行探讨。结果表明:研究时段内长江经济带各市城市流强度都有显著提升,但区域间的非均衡现象明显,城市对外服务能力呈现出由东部向西部的梯度递减;省内差异对城市对外服务能力的差异贡献率最高,是空间尺度差异的主要来源;对外服务能力存在明显的俱乐部趋同现象和空间自相关性,对外服务能力相似的区域聚集分布,东、中、西部分别形成长三角、武汉-长沙、成渝等对外服务区域中心;时空演变表现出阶段性特征,经历由极化向均衡的转变。最后指出多中心发展和寻找新增长点应成为长江经济带城市对外服务能力提升的方向。     

2002—2012年京津唐PM10变化规律及差异

对2002年6月—2012年5月京津唐城市群大气可吸入颗粒物(PM10)质量浓度的长期监测数据进行分析,结合3市的地理、气候气象条件,分析了京津唐城市群大气颗粒物质量浓度的变化特征;根据3市PM10相互之间的发散系数,定量分析了3市PM10变化的差异。结果表明,2002—2012年北京市的PM10质量浓度变化范围为0.012~0.600 mg/m3,天津、唐山2市的PM10质量浓度变化范围分别为0.014~0.600、0.019~0.452 mg/m3。2008、2011年天津市PM10质量浓度年平均值达到二级标准,唐山市从2008年后PM10质量浓度年平均值达到二级标准;北京市PM10质量浓度总体变化趋势为春季秋季冬季夏季,天津、唐山市均为冬季春季秋季夏季,但不同年份的变化趋势略不同;北京-唐山、北京-天津、天津-唐山之间PM10的月度发散系数范围分别为0.402 7~0.159 2、0.406 8~0.142 9、0.323 1~0.107 8,说明空间距离最近的天津-唐山之间大气污染的相互影响较北京-天津、北京-唐山之间大。     

Hot,Salty Water: A Confluence of Issues in Managing Stormwater Runoff for Urban Streams

Research increasingly highlights cause and effect relationships between urbanization and stream conditions are complex and highly variable across physical and biological regions. Research also demonstrates stormwater runoff is a key causal agent in altering stream conditions in urban settings. More specifically, thermal pollution and high salt levels are two consequences of urbanization and subsequent runoff. This study describes a demonstration model populated with data from a high gradient headwaters stream. The model was designed to explain surface water‐groundwater dynamics related to salinity and thermal pollution. Modeled scenarios show long‐term additive impacts from salt application and suggest reducing flow rates, as stormwater management practices are typically designed to do, have the potential to greatly reduce salt concentrations and simultaneously reduce thermal pollution. This demonstration model offers planners and managers reason to be confident that stormwater management efforts can have positive impacts.     

浅谈GIS在城市环境总体规划中的应用与探索

环保大数据结合地理信息系统是实现城市环境总体规划空间化、促使环境管理转型的重要举措。城市环境总体规划是我国环境规划制度中的一项尝试,实现环境管理由末端治理转向前端控制的基础性、空间性、综合性、战略性规划。本文在分析GIS在环境规划领域的技术优势基础上,提出城市环境总体规划中生态保护红线划定、环境(生态)功能区划、要素空间管控、环境风险防控、产业布局调控五大技术需求。总结GIS在城市环境总体规划中的五大技术应用:空间基础数据处理与评价模型应用、标准化制图与空间信息表达、信息系统管理平台建设、专业软件数据转换、衔接"多规合一"平台等。最后,提出GIS支持下的环境功能区划和生态保护红线评估等功能模块开发、城环总规信息系统上的环境影响评价模块开发以及环境详细规划控制图则编制方法等探索方向。     

长三角城市群“空间流”网络结构特征——基于公路运输、火车客运及百度指数的综合分析

信息技术的应用与社会信息技术的传输,使大量的要素(人流、物流、信息流)在城市群空间内集聚与扩散,加密城市群空间内城市联系。在基于公路运输、普通列车、高速列车以及百度指数4个要素的综合分析基础上,对长三角城市群"空间流"网络结构特征进行探析。研究结果表明:(1)长三角城市群区域内城市联系虽具备了网络化规模,但城市间的联系不均衡,以上海、南京、杭州等城市为多中心的协调网络发展格局特征明显;(2)长三角城市群16个核心城市"空间流"特征呈现三角形网络结构,其三角形的顶角分别由上海(沪)、南京(宁)与杭州(杭)3个核心节点城市构成。在空间结构内部,形成若干次级城市网络连线;在空间分布上,北翼网络化程度较高于南翼线性联系程度,区域联系强度以"沪—宁"、"沪—杭"沿线向两侧递减;(3)上海、南京、杭州、苏州、无锡5个核心城市排名处于网络中心的前列,扬州、南通、泰州、舟山等周边城市相对靠后,这与区域经济发展过程的"吸虹效应"有关,随着区域经济一体化程度的加深,中心城市会向周边地区提供服务与经济辐射,完善整个长三角城市群网络体系。     

吉林省城市紧凑度与城市效率的时空演变及相关性

紧凑城市理念被认为可以有效提高城市经济发展效率,减少城市在开发建设、资源配置等方面的低效率。为探究我国城市紧凑度和城市效率的时空演变及两者间的相关性,本研究以吉林省地级及以上城市为研究对象,研究时间段选择为2000—2013年。研究主要分为三个部分。第一部分,运用熵值法,对吉林省地级及以上城市的紧凑度时空演变特征进行研究,研究发现,吉林省城市紧凑度平均水平较低,并且空间分布极不均衡,受区位和经济发展水平影响较大,高紧凑度城市基本位于哈大城市走廊一线。第二部分运用DEA数据包络模型,对吉林省城市效率演变特征进行研究,结果显示,吉林省城市效率在经过了长期的反复波动后于2012年步入快速增长阶段,受多种因素影响,各城市全要素生产率增长节奏迥异,但都表现出与技术进步一致的变动性,城市经济发展对新技术、新的生产要素投入的依赖较大,资源利用效率整体较低。第三部分运用R语言对吉林省城市紧凑度与城市效率的相关性进行了研究,两者间存在极弱的相关性,接着借助象限图法得出两者在不同时间段内存在一定程度的同步性,紧凑度提升时大部分城市的城市效率会出现提升,紧凑度的下降不一定有效引起城市效率同步下降。     

基于生态足迹的武汉城市圈生态承载力评价和生态补偿研究

在推进新型城镇化和生态建设的背景下,客观定量评价区域生态环境状态,是当前我国生态建设重要而紧迫的任务之一。高密度的人类活动会对自然生态系统产生超负荷的压力,通过生态承载力的分析能够定量测度这种状况,为区域可持续发展提供借鉴意义。基于生态足迹模型,计算了2008年和2013年武汉城市圈各县域单元的生态足迹/承载力,并进行了时空变化分析。研究发现武汉城市圈各县域单元的生态足迹和生态承载力在空间上存在显著的差异性,生态足迹逐年增加,生态承载力的变化相对较小,出现两级分化的现象。根据生态足迹/承载力进行跨区县生态补偿测算,得到2008年和2013年武汉城市圈48个县域的转移支付情况,表明如果运用财政转移支付的手段,整个区域能够达到生态系统供给和需求动态平衡的目标,缓解武汉城市圈的生态压力,实现武汉城市圈的可持续发展。     

城市电力供应系统公共安全风险评估体系及应用

城市电力供应系统与城市公共安全关系紧密，文章分析了导致城市电力供应系统故障或事故的主要风险因素、事故类型及其风险程度，建立了城市电力供应系统公共安全风险评估体系。利用建立的风险评估体系，对某市电力供应系统的安全性进行了风险评估，同时验证了该体系在城市电力供应系统风险评估中的良好适用性。